¿Por qué se debate si los virus son o no seres vivos?

Gracias Horacio por esta pregunta, que está muy bien planteada.

Porque aquí está el nudo de la cuestión. Este tema se debate por dos cosas. Por un lado, porque toca uno de los pilares fundacionales de la Biología: la Teoría Celular. Fue gracias a esta teoría, y a la Teoría de la Evolución, que la Biología vio la luz como ciencia, allá por los fascinantes años de la década del 1860. El descubrimiento de estos seres, vino a poner en duda ese gran principio unificador de la Biología que dice que la unidad funcional y morfológica de los seres vivos, es la célula.

Y por otro lado, porque los descubrimientos que se vienen haciendo desde el comienzo de la era genómica y post-genómica, en que podemos secuenciar el genoma completo de un organismo e inferir su funcionalidad, han cambiado la forma en que siempre hemos visto a los virus y su relación con el gran Árbol de la Vida. Concretamente, hay evidencias para decir que los virus han ayudado a dar forma a este Árbol.

Una consecuencia de ello es que nuestra definición operacional de lo que es un Ser Vivo, se ha visto enriquecida. No sólo para poder clasificar la vida en este planeta, si no también para poder reconocerla de forma inequívoca, en el momento que podamos llegar a encontrarla en el universo; si es que existe y está a nuestro alcance por supuesto. Si en algún siglo futuro, una sonda espacial llegara a recoger partículas virales en sus filtros espaciales, ¿haríamos de cuenta que es lo mismo que polvo espacial? Sería descabellada una actitud así, frente a lo que podría ser la primer forma de vida extraterrestre auténtica que encontremos.

Creo que con esto respondo en grandes rasgos tu pregunta, pero me gustaría aprovechar esta oportunidad para dar a conocer en qué estado está este debate en biología, sobre todo los argumentos a favor de considerar a los virus como auténticos seres vivos y no como unas peligrosas curiosidades moleculares o un subproducto de la evolución celular. La gran mayoría de personas en QuoraES, ya conocen bien los argumentos que apoyan esa antigua visión, y los repiten como loro. Es hora que conozcan el otro lado de la discusión.

¿Qué es lo que ha cambiado en nuestro saber de los virus y que lentamente empieza a inclinar la balanza? Muchas cosas; e intentaré resumirlas y explicarlas lo mejor posible.

El primer virus descubierto fue un virus vegetal, el del mosaico del tabaco. Se identificó como un nuevo agente infeccioso en 1892, al observar que causaba esta enfermedad, incluso luego de que extractos de plantas enfermas fueran purificados a través un filtro de porcelana, (el filtro de porosidad más pequeña en ese momento), que retenía bacterias. Este nuevo microorganismo, debía ser algo más pequeño que una bacteria entonces, pero no se tenía idea de su aspecto ni su organización. Hubo que esperar hasta la invención del microscopio electrónico en 1931, para poder "verlos". El primero en ser presentado así al mundo, fue el virus de la varicela del ratón en el 38[1].

Al poder visualizar las partículas virales, automáticamente se pensó que lo que ahí se veía, era el virus. Era lógico. Donde había un tejido o células enfermas, estaban estas partículas; estructuras extrañas más parecidas a una mina submarina (o al módulo lunar de las misiones Apolo, como dirían más tarde ) que a una célula. Cuando se aislaron y purificaron estas partículas, se encontró que no mostraban ninguna actividad metabólica, y cristalizaban cual sales. Y cuanto más se avanzaba en identificar las enfermedades que provocaban y sus huéspedes, se encontró que ningún ser vivo, escapaba a ser infectado por estas entidades.

Conforme se descubrían más virus, surgió una clara diferencia al analizar su forma, y el tipo de células que infectaban. Los virus que parasitaban bacterias, los bacteriófagos, lucían muy distinto a los virus que infectaban eucariotas (los seres vivos formados por células con núcleo, como nosotros). Esto es lo que pueden ver muy esquemáticamente aquí:

Fíjense, los bacteriófagos que destacan con esas colas y patas. Esto causó la primera impresión, de que los virus no eran un grupo muy diverso y que se podían clasificar fácilmente en dos grandes grupos: bacteriófagos, infectando procariotas, y el resto, que se llamó simplemente virus, infectando eucariotas. Al conocer que su método de reproducción, consistía en insertar su propio material genético para ser copiado por la célula, se pensó que los virus eran unos "carteristas", ladrones de genes de sus hospedadores, y que esa sería la causa de esa división morfológica entre los dos grandes grupos de virus.

Pero en la era genómica, dos grandes hallazgos vendrían a contradecir esa hipótesis. El primero no tuvo que ver directamente con los virus. Fue el descubrimiento de la existencia de un nuevo grupo de seres procariotas, las arqueas. Estos seres que parecen bacterias, genéticamente son más cercanos a los eucariotas. Esto cambió radicalmente la clasificación de los seres vivos y la forma en que entendíamos su evolución. Pensábamos que había sólo dos modelos de célula. Ahora sabemos que hay tres, determinando tres grandes Dominios: Bacteria, Arquea y Eucarya. Y, oh sorpresa, el nuevo Dominio Arquea, era infectado también por su propio grupo de virus. Estos arqueo-virus, son todos ADN virus, con una diversidad nunca vista. A diferencia de los rígidos poliedros y filamentos del Dominio eucariota, aquí encontraron filamentos flexibles, algunos con extraños apéndices, formas de limón, de botellas, de ánforas:

(tomado de Forterre y Prangishvili [2])

Las primeras arqueas descubiertas eran procariotas extremófilas, viviendo en la boca de géiseres a temperaturas de entre 80 y 105°C. Si encontrar virus infectando en esas condiciones, fue algo inaudito, más lo fue encontrar que las partículas virales de una especie de este grupo, el virus ATV, cambiaban de forma, cuando eran expuestas a altas temperaturas en el medio extracelular! Algo no observado en ningún virus hasta ese entonces [3]:

Las partículas virales, no son tan inertes después de todo. Ya a partir del estudio del ciclo infeccioso de los bacteriófagos, era claro que debía establecerse una diferencia entre la partícula viral completa e infectiva, a la que se llamó virión y otras etapas en que el virus, estaba desensamblado. Fue a raíz de observar un estadio particular, en el ciclo de estos virus, la fase eclipse. Esta fase sigue a la entrada del virus en la bacteria y en ella, el virus desaparece, no se ve rastro alguno de él en las microfotografías. Solo en etapas posteriores, se vuelven a observar cápsides (las cápsulas de proteína que alojan el material genético viral), dentro de la bacteria. En la fase eclipse, el virus está reducido a nada más que su material genético, disperso, siendo traducido en proteínas y, a veces, insertándose en los genes de la bacteria. Pero está allí, no ha ido a ningún lado. Más bien al contrario, está entrando en su fase intracelular, su etapa de maduración y expresión.

Los virus que infectan a seres del Dominio Eucaria, los Eucariavirus, en cambio, presentan algo mucho más interesante. Luego de una corta etapa eclipse, se observan la formación de unas estructuras únicas, que se han bautizado como viroplasmas, marcadas con asteriscos en estas fotos ejemplo de un poxyvirus [4].

Los viroplasmas son estructuras notables que reúnen las proteínas de síntesis, los ribosomas y el ADN o ARN del virus, siendo copiado y encapsulado en nuevas cápsides ahí mismo. En algunos casos, hasta tiene una membrana que lo separa del resto del citoplasma. Como si fueran mini-núcleos a semejanza del de la célula huésped.

Esto ya empezó a hacer sospechar a varios virólogos, de que esta asombrosa variedad de mecanismos de reproducción, podía ser la punta del iceberg, de un panorama más grande. Fue en este punto de la investigación, que en el 2003, hizo su aparición el Mimivirus, el primero de los virus gigantes[5] . Su descubrimiento fue un hito en la virología. Estos virus son más grandes que las más pequeñas bacterias, de hecho se los confundió con bacterias en un principio. Se pueden ver al microscopio óptico y los filtros usados para retener bacterias, también retienen a estos virus. El viroplasma de estos, es tan grande como el núcleo de las amebas que infectan. Véanlo en esta foto:

(VF es el viroplasma, N es el núcleo de la ameba).

No sólo su tamaño físico impresiona, si no también el tamaño de su genoma. La cantidad de información almacenada en ellos, es enorme para un virus, y hasta supera al de algunas bacterias también. ¿Porqué tanta información para una entidad supuestamente inerte?

Por un lado, son genes que codifican proteínas que degradan el ADN y proteínas del hospedante. Pero lo más interesante es que codifican para enzimas propias de transcripción de ADN a ARN, replicación, recombinación y reparación, las llamadas proteínas informacionales. Y en el notable caso de los clorovirus (virus que infectan algas simbiontes), se ha visto que poseen genes de enzimas del metabolismo de los azúcares y transportadores de membrana[6]. ¿Para qué necesitaría genes de metabolismo, una partícula inerte que no metaboliza? Y por si esto fuera poco, tenemos el impresionante caso de los ciano-bacteriovirus (cianófagos) que codifican su propias proteínas fotosintéticas. Estos virus infectan cianobacterias. En el proceso, el aparato fotosintético de éstas es degradado y el virus lo reemplaza con sus propias proteínas, para asegurarse la energía necesaria para la producción de viriones. La que antes fuera una cianobacteria, se transforma así en un virus fotosintético![7].

Pero un descubrimiento más importante vendría de los datos genómicos. Estos mostraron que a pesar de su asombrosa diversidad de formas y hospedantes, la enorme mayoría de genes virales no tienen homólogos celulares, esto significa que los genes de los virus, tienen un origen propio y representan un depósito único de diversidad genética. En otras palabras, las proteínas informacionales virales, no son variaciones menores de sus contrapartes celulares, son versiones exclusivas de los virus. Las secuencias génicas de estas proteínas, forman grupos específicos en los árboles filogenéticos, estando tan distanciados de sus homólogos celulares, como las proteínas de diferentes dominios están distanciados unos de otros[8].

Este hallazgo trajo implicancias de un alcance insospechado. La diversidad genética de los virus es igual o mayor a la de los seres celulares, y si esto es así, es porque su antigüedad como grupo, deber ser igual o mayor a la de los seres celulares. El hecho de que hayan evolucionado a la par de los grandes Dominios (como lo hace un predador con su presa), pero manteniendo una identidad común, no hace más que reforzar las evidencias de su antigüedad y su verdadera naturaleza.

Otro hallazgo particular, se suma a este aspecto: Todos los genomas celulares que han sido completamente secuenciados, tienen rastros de genes virales insertados; algunos inactivos y otros no (De hecho hay una clase de genes "saltarines", los transposones, que se han encontrado en casi todos los seres vivos y todo lleva a pensar que su origen es viral).

El rol que han tenido los virus en la evolución de la Vida, desde su mismo comienzo, es algo que hoy en día pocos investigadores pondrían en duda y lamentablemente no puedo extenderme tanto como quisiera ahora, o haría esta respuesta el doble de larga. Sólo voy a mencionar que se sospecha que el ADN y las enzimas que lo sintetizan, podrían ser una invención viral[9]. Para hacer estallar nuestra cabeza, verdad? Pero basta ver la crisis actual en que nos encontramos, que no es la primera, ni será la última, para atestiguar la importancia que han tenido y tienen estos seres, en la Biósfera.

Este intercambio y hasta fusión de genes, entre organismos que establecen un vínculo parasítico o simbiótico, no ocurre sólo con los virus. Otras especies parásitas intracelulares, siendo bacterias las más comunes, lo hacen y de hecho el origen de la mitocondria, la organela que produce casi toda la energía que usan nuestras células, es un ejemplo. Al igual que esas bacterias parásitas, los virus sintetizan sus propias moléculas, replican su genoma y tienen una forma de dispersión, los viriones. Estas similitudes son las que fueron señaladas por primera vez por Claudiu Bandea en 1983 [10]. En este trabajo pionero, él fue el primero en señalar que “las propiedades estructurales y biológicas de los virus durante su estadio intracelular, constituyen la fase madura, de su ciclo de vida, y que ésas son las que deberían ser usadas en primer lugar para definir a los virus, no las de sus viriones”, que son su forma de dispersión, al igual que las esporas lo son para las bacterias.

Una arquea o bacteria infectada es transformada en un virus, y lo mismo le pasa a una célula eucariota infectada, en la que la fábrica viral toma el control de la maquinaria celular, como si de un nuevo núcleo se tratara. Adoptando este punto de vista, uno debería considerar a los virus como seres celulares y a su "tipo celular", una virocélula.

Por si faltaban argumentos para considerarlos seres vivos, en el 2012 se descubrió que los virus gigantes del género Mimivirus, eran infectados por otro virus, el virófago Sputnik [11]. Desde entonces se han descubierto muchos virófagos más, infectando otros géneros de virus gigantes. Sólo un ser vivo podría ser infectado, verdad?

Por supuesto, si los virus son seres celulares, son un tipo muy particular de organismo celular. Todas las células tienen un orgánulo fundamental: el ribosoma. En ellos ocurre la vital síntesis de proteínas. Lo que diferenciaría a los virus, es que ellos no fabrican sus propios ribosomas ni membranas celulares, sino que los toman de la células que infectan. Esta es la base de la propuesta de los virólogos Forterre y Raoult (un nombre que tal vez escuchen mucho por estos días), para clasificar a los seres vivos en dos grandes grupos[12] :

• seres sintetizadores de ribosomas, que englobaría a los tres dominios ya reconocidos, y
• seres sintetizadores de cápsides, en donde entrarían los virus, con un dominio propio.

Lamento la extensión de la respuesta, pero como ven es un tema complejo y no se puede tratar sin manejar términos específicos. Espero al menos que las ideas generales hayan quedado claras y les permita ver porqué esta cuestión ya no es simplemente algo filosófico. Es una postura con buenas evidencias de base y que cada vez más especialistas en el campo están adoptando.

En medio de la pandemia que estamos atravesando, incluso vemos que la gente común, no especialista, lo expresa como algo natural. Preguntas como: ¿cuánto tiempo dura vivo el coronavirus en las superficies materiales? ya no suenan tan incorrectas, verdad? (No obstante, como bien señaló alguien en uno de los comentarios, esta pregunta sigue siendo incorrecta y si mi exposición fue clara, creo que se pueden dar cuenta por qué jeje)

Saludos y mis mejores deseos desde la República Argentina en cuarentena. Ánimo y Quédense en casa.

Notas al pie